Журнал Радио 9 номер 2000 год. ЗВУКОТЕХНИКА

МОСТОВОЙ УМЗЧ С БСИТ

Н. РЕКУНОВ, г. Тольятти Самарской обл. 

 В конструкциях радиолюбителей мощные транзисторы, называемые БСИТ и предназначенные в основном для переключательных устройств (импульсных блоков питания, блоков строчной развертки, мощных выключателей), пока применяются не так уж часто.
Предлагаем вниманию читателей описание одного из вариантов стоваттного УМЗЧ с применением именно таких транзисторов. Ссылаясь на метрологические показатели, а также результаты многократных экспертных прослушиваний, автор довольно высоко оценивает свою разработку.

Полемика среди радиолюбителей и разработчиков, обсуждающих вопрос "лучшего звучания" ламповых усилителей, продолжается до сих пор [1]. Следует признать, что в УМЗЧ на ламповых триодах малые искажения даже при работе на комплексную нагрузку обусловлены, в частности, внутренней обратной связью, присущей этим приборам. Но достоинства вакуумного триода свойственны и полевому транзистору с управляющим переходом, получившем название транзистора со статической индукцией СИТ [1]. Другой модификацией таких приборов является биполярный транзистор со статической индукцией БСИТ. работающий со значительным током затвора и имеющий выходную характеристику, как у генераторной лампы в режиме работы с сеточными токами. Входная его характеристика практически такая же. как у биполярного.

Время спада тока прибора с вертикальным нормально закрытым каналом n-ти-па — мощного БСИТ КП958А [2] — составляет Tсл = 60 нс, что примерно того же порядка, что и у обычных мощных биполярных транзисторов, однако напряжение насыщения (зависит от степени насыщения транзистора) в несколько раз меньше. Применение БСИТ оказалось достаточно эффективным в УМЗЧ. выполненных по мостовой схеме (3).

Предлагаемая здесь схема стоваттного мостового УМЗЧ на БСИТ приведена на рисунке.

Основные технические характеристики

Номинальное входное напряжение. В...................1
Номинальная выходная мощность. Вт. на Rн = 8 Ом.........100
Неравномерность АЧХ в диапазоне частот 10...100 000 Гц, дБ. не более...................1
Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц. %. не более ..................0.02
Ток покоя, мА. не более..........500
Относительный уровень помех. дБ, не более..............80
Скорость нарастания выходного напряжения. В/мкс, не менее.....................50

УМЗЧ содержит два практически идентичных усилителя, один из которых по отношению ко входному сигналу является инвертирующим. Нагрузка включена между выходами усилителей. Благодаря тому, что выходное напряжение усилителей прикладывается к нагрузке в противофа-зе. напряжение на выходе удваивается. ОУ является усилителем напряжения, и для верхнего по схеме каскада с ООС коэффициент усиления Кu = R3/R1 + 1, а для нижнего он определяется отношением R18/R16. При указанных номиналах резисторов усиление обоих усилителей в схеме моста одинаково.

Кроме ОУ. усилитель содержит фазо-инверсные каскады на транзисторах разной структуры VT4, VT5. Вместе с ними транзисторы VT6 — VT9 выполняют функцию усилителей тока, работающих в классе АВ. Верхний по схеме усилитель охвачен последовательной ООС: она подается с выхода на инвертирующий вход ОУ (вывод 2 микросхемы DA1) через делитель R3R1; нижний по схеме усилитель охвачен параллельной ООС через резистор R18.

Выходное напряжение мостового усилителя определяется суммой выходного напряжения двух ОУ (падением напряжения на переходах затвор — исток можно пренебречь). Для увеличения выходного напряжения применено "следящее" питание ОУ. изменяющееся синхронно с его выходным сигналом. При отсутствии входного сигнала напряжение в точке соединения стабилитронов VD1 и VD2 равно нулю. При этом на выводах 7 и 4 микросхемы DA1 напряжение питания поддерживается равным 15 В благодаря стабилизаторам, выполненным на транзисторах VT1, VT2. Появление на выходе усилителя сигнала приводит к синфазному смещению питающих напряжений ОУ. в связи с чем ограничения сигнала ОУ не происходит. Таким образом происходит увеличение выходного напряжения ОУ примерно вдвое.

Резистор R7 соединяет стабилитроны VD1, VD2 с выходом усипителя, его сопротивление при необходимости подбирают при настройке, заменив его переменным (сопротивлением 3 — 5 кОм). Подавая на вход УМЗЧ сигнал от генератора звуковой частоты, устанавливают максимально возможное неискаженное напряжение на выходах обоих плеч усилителя (контроль по осциллографу). При этом надо помнить, что чрезмерное уменьшение сопротивления может нарушить устойчивость усилителя.

Резисторы R6, R8, R9 и транзистор VT3 создают начальное смещение на затворах транзисторов усилителя тока. Изменяя положение подстроечного резистора R8. можно регулировать значение тока покоя выходного каскада в широких пределах. Транзистор VT3 служит для термостабилизации режима, ему необходимо обеспечить тепловой контакт с теплоотводами транзисторов.

Для достижения малых искажений транзисторы VT4 — VT9 желательно подобрать попарно, для чего снимают зависимость тока стока при различных значениях тока затвора при Uси = 10 В. Желательно провести измерения в нескольких точках. В одном каскаде устанавливают транзисторы с близкими характеристиками.

Резисторы R1, R3, R16, R18 — С2-29В с допуском 1% (можно до 2%). Остальные резисторы — любого типа с допуском не более 10%. Микросхему К140УД11 можно заменить на К154УДЗА без каких-либо изменений в схеме, но, возможно, потребуется соответствующая высокочастотная коррекция. ОУ К154УДЗА по своим частотным свойствам более предпочтителен, хотя не исключено, что уменьшится максимальная выходная мощность УМЗЧ.

Выходные транзисторы нужно установить на теплоотводы с поверхностью не менее 600 см2 для каждого транзистора. Автор использовал в своей конструкции игольчатые радиаторы с принудительным охлаждением от небольшого вентилятора. В этом случае оказалось достаточным использовать радиатор небольших размеров.

Правильно собранный усилитель начинает работать сразу, нужно только выставить токи покоя обоих плеч усилителя около 200...250 мА и максимально возможную амплитуду выходного сигнала подбором резистора R7.

Достаточно просто можно увеличить мощность усилителя вдвое — до 200 Вт — удвоением числа транзисторов выходных каскадов (VT8. VT9). Для равномерного распределения токов в эмиттерные цепи этих транзисторов надо включить уравнивающие резисторы сопротивлением 0.1...0,2 Ом.

ЛИТЕРАТУРА
1. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах. Справочник. Под ред. В. П. Дьяконова. — М: Радио и связь, 1994.
2. http://www.chip-dip.ru catalog/ index.html
3. Корзинин М. Схемотехника усилителей мощности звуковой частоты высокой верности. - Радио. 1997. № 3. с. 15 - 17.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 9 номер 2000 год